通过改变成形工艺参数及热处理温度，对激光选区熔化TC4钛合金的成形质量进行了优化研究。结果表明，在试验选取的工艺参数下，均可成形得到致密度高于99.90%的钛合金试块。当铺粉层厚为40 μm、激光功率为200 W、扫描速度为1500 mm/s、扫描间距为0.065 mm时，致密度最高，可达99.993%。采用该参数成形的试块，其抗拉强度达1149 MPa（X/Y向）/1111 MPa（Z向），但塑性较低［8.1%（X/Y向）/5.1%（Z向）］，这与组织中存在的大量马氏体α'相有关。经热处理后，组织中的马氏体α'相逐渐分解为（α+β）相，在950 ℃时完全分解。随着热处理温度从650 ℃逐渐升高至950 ℃，试样强度逐渐下降、塑性逐渐升高，退火温度为950 ℃时，试样强度降为热处理前的78.9%（X/Y向）/80.5%（Z向），但延伸率提高了103.7%（X/Y向）/152.9%（Z向）。

采用MSC Marc软件建立了热力耦合有限元模型，分析了激光直接沉积过程中的温度与应力变形的演变过程。考虑高温下钛合金的应力松弛行为，通过多次迭代修正了材料本构方程。同时，基于热电偶与激光位移传感器开发了成形过程中的瞬态实时测量装置，对钛合金薄壁件实际成形过程中的温度和变形进行了原位测量。对修正后的模型的模拟计算值和实测值进行比较与分析，结果表明：原位测量结果与模拟结果的温度误差仅为7.9%，变形误差为19.6%，基板变形的规律一致；沉积层总体呈拉应力状态，主应力方向与沉积方向一致。

采用激光选区熔化技术制备了AlSi10Mg合金,研究了退火态合金的显微组织和不同开口方向紧凑拉伸试样的断裂韧性,分析了合金显微组织对断裂韧性的影响。结果表明:退火态合金中仍存在明显的组织各向异性,不同开口方向试样的断裂韧性出现差异;X-Y与Y-Z开口方向试样的断裂韧性相当,其J积分值和裂纹尖端张开位移分别约为430 kJ/m ²和0.8 mm,而Z-Y开口方向试样的仅约为250 kJ/m ²和0.47 mm。由于熔池边界附近的组织相对粗大,小角度晶界比例较高,故Z-Y开口方向试样的裂纹倾向于沿熔池边界扩展,导致断裂韧性较低;而熔池内部组织相对细小,大角度晶界比例较高,因此X-Y与Y-Z开口方向试样在裂纹穿过熔池内部扩展时表现出的断裂韧性更好。

研究了铺粉层厚对选区激光熔化成形AlSi10Mg合金致密度、微观组织、拉伸性能及成形效率的影响。实验结果表明,在优化的激光能量密度区间内,30 μm低层厚和60 μm高层厚下成形的试样致密度均可达到99.00%以上,且具有良好的拉伸性能。但30 μm低层厚成形试样的强度略高于60 μm高层厚,且30 μm低层厚成形试样在平行成形方向的延伸率明显高于60 μm高层厚,原因是30 μm低层厚成形试样的拉伸裂纹很难在尺寸更小、排布更密集的熔池边界扩展。研究结果还表明,30 μm低层厚成形试样的缺陷多分布在熔池边界,而60 μm高层厚成形试样的缺陷多分布在熔池内部。此外,在成形质量相近的情况下,高层厚的成形效率约为低层厚的2.7倍。

通过激光选区熔化技术, 使用优化后的工艺参数成形了3组GH4169样件, 制备了高温疲劳性能测试试样。通过工业CT检测了疲劳测试样件的孔隙情况, 在650 ℃高温下进行疲劳循环试验, 同时采用SEM观察试样断口形貌并分析断裂形式。结果表明, 部分参数试样存在约100 μm的孔隙, 经后续检测分析其未对疲劳断裂产生影响。三组试样的疲劳循环次数随工艺参数改变, 无明显的变化趋势, 均为105~107次循环, 但其疲劳性能低于同等试验条件的锻件。断口形貌显示, 三组试样的裂纹源均位于试样表面, 同时存在脆性与塑性断裂两种机制。

本文采用激光选区熔化技术(SLM, selective laser melting)制备了0Cr18Ni9不锈钢,通过扫描电子显微镜比较了不同工艺参数下的组织, 同时测试了试样致密度。结果表明, 0Cr18Ni9不锈钢较优工艺参数为激光功率285 W, 扫描速度960 mm/s。微观组织主要由细柱状晶组成, 组织沿多方向凝固, 但大多数都在高度方向上生长。在较优的工艺参数下, 成形的0Cr18Ni9不锈钢的平均缺口拉伸性能为883 MPa, 断口低倍呈纤维状, 高倍呈蜂窝状, 为典型的韧窝形貌, 与成形件良好的缺口拉伸强度相符。

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了GH4169冲击韧性试样,并对其微观组织进行观察。结果表明:在优选的SLM工艺参数范围内,成形试样中定向凝固的细化柱状晶组织均匀排列,在功率P=260 W、扫描速度ν=0.9 m/s的条件下,GH4169试样的室温韧性值为43.9 J/cm 2,且随着激光功率和扫描速度的增大,冲击韧性值不断降低,冲击试样断口有明显的穿晶断裂特征。

使用选区激光熔化技术,通过改变激光功率和扫描速度进行阵列实验,获得了多组GH4169块体。计算能量输入密度并测量块体的致密度,观察其组织的孔隙情况与微观形貌。结果表明:扫描速度太低时,组织内产生圆形气孔;扫描速度过高时,组织内产生不规则形状的孔隙。而在扫描速度为0.9~1.5 m/s、激光功率为260~350 W的合理工艺参数下,可成形致密度较高、孔隙较少的样件,最高致密度为99.7%。致密度良好的块体微观组织呈柱状树枝晶形态,随着能量输入密度的提升,枝晶生长稳定并逐步细化。